CN103328773A - 用于更换航空器发动机中的密封板的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于从航空器发动机（1）拆卸密封板（11）的方法，该方法至少包括如下步骤：a）从航空器发动机（1）分离部分引擎单元（5），该部分引擎单元（5）包括航空器发动机（1）的核心引擎（6）和低压涡轮机（7）；b）从该部分引擎单元（5）拆下密封板螺母（10）；c）从该部分引擎单元（5）拆下密封板（11）。

Description

用于更换航空器发动机中的密封板的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于更换航空器发动机中的密封板和/或轴承单元（支承单元）的方法，该方法具有权利要求1、2、6、7和9的前序部分所述的特征；以及涉及一种具有权利要求10所述特征的相应的装置。
背景技术
在使用中，航空器发动机承受一系列外部因素影响，这些影响可能导致部件磨损。这种磨损例如可能涉及密封板（即，所谓的“前密封板”），该密封板在航空器发动机中设置成用于密封轴承单元。在航空器发动机中，借助于这种轴承单元来支承设置用于力传递的轴。根据发动机型号，通常使用两个或三个轴。
两轴发动机的一个例子是Pratt&Whitney4000型发动机（PW4000）。内侧的Nl（低压）轴在此用于从低压涡轮机向低压压缩机的力传递，而共轴地包围Nl轴的第二N2（高压）轴把力从高压涡轮机传递至高压压缩机。N2轴在其与低压压缩机相关联的前端部上通过轴承单元支承在发动机壳体中。当该轴承单元和/或接近轴承单元布置的密封板例如由于磨损现象而必须更换时，根据已知的预定流程进行更换。
该已知的流程规定，首先必须从航空器的机翼取下发动机以便随后将发送机输送至工厂。将会借助于图1简短地描述已知的方法。在工厂中作为第一主要步骤，把低压涡轮机7与航空器发动机1的其它部分分开。在PW4000发动机中，低压涡轮机7包括Nl轴3和废气涡轮壳体（即，所谓的“涡轮机排气壳体（Turbine Exhaust Case）”）。为了拆卸该结构组件，必须从航空器发动机1拆下大量管线系统和其它部件。总之，将该结构组件与发动机的其余部分相分离是非常复杂的。
随后，将核心引擎6（即“核心发动机”）从发动机上拆下，其中核心引擎6也包括待更换的轴承单元2和密封板。核心引擎6通常还包括高压压缩机30、燃烧室31以及高压涡轮机29。
在核心引擎6中留有圆柱形的空腔，因为在将低压涡轮机7与发动机的其余部分分离的过程中还必须将Nl轴3从核心引擎6中抽出。
当核心引擎6已被拆下时，在拆卸其它部件（例如密封板螺母）之后，可以从N2轴4上旋下或拆下待维修或待更换的密封板和轴承单元2。在维修或更换部件之后，再将这些部件推压或旋紧在N2轴4上，并且再通过安装过程装配航空器发动机1，该安装过程基本上与拆卸过程相反。
这种已知的方法极为复杂且昂贵，尤其是因为必须大幅度地拆卸发动机以便更换轴承单元和/或密封板。尤其是不能实现密封板的在翼（On-Wing）——即，仍联接在航空器机翼的发动机上——更换。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种用于更换航空器发动机中的轴承单元的方法，其中能以减少的费用更换轴承单元。
本发明利用独立权利要求的特征实现该目的。将会在从属权利要求、附图及相关描述中得到本发明的其它优选的实施方案。
为了实现该目的，本发明提出了一种用于从航空器发动机拆卸密封板的方法，该方法至少包括如下步骤：
a）从航空器发动机分离出部分引擎单元，其中该部分引擎单元包括航空器发动机的核心引擎和低压涡轮机；
b）从该部分引擎单元拆下密封板螺母；
c）从该部分引擎单元拆下密封板。
根据本发明还提出了相应的安装，即，用于把密封板安装在航空器发动机中的方法，该方法至少包括如下步骤：
d）将密封板安装到航空器发动机的部分引擎单元中，其中该部分引擎单元包括航空器发动机的核心引擎和低压涡轮机；
e）将密封板螺母安装到该部分引擎单元中；
f）将该部分引擎单元安装到航空器发动机上。
这两种方法都实现了时间和成本上的显著的节省，因为可以省去首先要将具有Nl轴和废气涡轮壳体的低压涡轮机与发动机的其余部分分离开这一复杂的步骤。
因此，与现有技术所规定的拆卸低压涡轮机的情况相比，只需要将明显较少的部件（例如管线系统）从涡轮机壳体上拆下。
在根据本发明的方法中，优选作为另一个步骤拆卸或安装轴承单元。像开头所述的那样，轴承单元例如由于磨损的原因而必须维修或更换。初步试验已经表明，通过根据本发明的方式进行密封板和轴承单元的更换所实现的时间节省约为290工时，从而又通过降低材料花费而实现了明显的成本降低。
轴承单元优选包括用于高压轴的球轴承/滚珠轴承。此外，轴承单元优选包括锥齿轮。球轴承可以安装到锥齿轮上，该锥齿轮又就位在轴上。该轴承单元能通过本发明所述的方法以相对较少的花费进行更换。
轴承单元优选通过力作用元件被压紧在待安装的轴上，该力作用元件为此直接地或者通过延长装置而被支承在密封板螺母的螺纹部上。该力作用元件例如可以是液压缸。该力作用元件通过压紧套筒而把产生的力传递至轴承单元。在此有利的是，力作用元件能被支承在轴承单元所压紧在其上的同一个轴上，例如N2轴上。在根据现有技术的PW4000的轴承更换的情况下，例如可以通过以下方式进行：将制动器（即，所谓的“保持器”）从内部插入N2轴的空腔中，随后有针对性地将其卡住。在执行根据本发明的方法中，这种存在于现有技术中的空腔不会出现，因为Nl轴仍位于部分引擎单元中。尽管如此，为了实现支承在N2轴上的可能性，根据本发明提供了一种装置，这种装置能够实现当压紧轴承单元时将力作用元件支承在密封板螺母的螺纹部上。
拉力试验和静态计算已经表明，尽管在压紧轴承单元时出现了大的力，但是仍然能容易地实现在螺纹部上的支承，这种支承最初仅设计用于旋紧密封板和密封板螺母。
根据本发明还提出了另一种用于拆卸密封板的“在翼”方法，其中该方法至少包括如下步骤：
g）拆卸发动机风扇；
h）拆卸联接件；
i）拆卸支承元件；
j）拆卸密封板螺母；
k）拆卸密封板。
根据本发明还提出了相应的安装，即，用于把密封板安装到航空器发动机中的方法，其中该方法至少包括如下步骤：
l）安装密封板；
m）安装密封板螺母；
n）安装支承元件；
o）安装联接件；
p）安装发动机风扇。
方法g）至k）和l）至p）的优点在于，不必为了安装或拆卸密封板而将航空器发动机从航空器的机翼上拆下。在所述方法中，优选相应地将航空器发动机安装到航空器的机翼上。通过密封板的这种“在翼”更换可以明显降低用于维修或更换密封板所需的花费。不仅节省了将发动机运送至工厂的高的运输费用，而且也更迅速地使发动机准备好再次投入使用并且因此更加经济。在某些情况下，所述方法中的一个或多个还可以用在静态的汽轮机中。
附图说明
下面根据优选的实施方案参考附图阐述本发明。附图中详细示出了：
图1示意性示出了航空器发动机的结构；
图2示出了在更换密封板之前的航空器发动机的装配状态；
图3示出了在松脱和拧紧密封板螺母时N1和N2轴的横截面；
图4示出了在松脱和拧紧轴承螺母时N1和N2轴的横截面；以及
图5示出了在把轴承单元压紧在N2轴上时N1和N2轴的横截面。
具体实施方式
在图1中示意性示出了航空器发动机1。其为两轴发动机，其中Nl轴3共轴地被N2轴4包围。Nl轴3把旋转力矩从低压涡轮机7传递至发动机风扇8，该发动机风扇8是低压压缩机的一部分。N2轴4把旋转力矩从高压涡轮机29传递至高压压缩机30，且在其与低压压缩机相关联的一侧上通过轴承单元2支承在发动机壳体中。在高压压缩机30和高压涡轮机29之间布置有燃烧室31，所有三个发动机区段都是称为核心引擎6的单元的一部分。低压涡轮机7和核心引擎6（即“核心发动机”）一起形成上级结构单元，该上级结构单元被称为部分引擎单元5，也被称为“拼合发动机（Split Engine）”。
在低压压缩机的区域内在发动机风扇8和Nl轴3之间布置有联接件13，在PW4000发动机中,确切地说是两个支承元件9。联接件13是低压压缩机和低压涡轮机之间的连接联接件。在PW4000发动机中，两个支承元件9被称为所谓的“1.0轴承支承件”和“1.5轴承支承件”。
在图2也示出了航空器发动机1，其中在该图2中除了轴承单元2外还示出了其它的部件，所述部件布置在轴承单元2旁边位于N2轴4上。直接在轴承单元2旁边布置有轴承螺母12，以便使轴承单元2固定就位在N2轴4上。此外，朝向N2轴4的端部（即，所谓的“前毂盘（FrontHub）”）布置有密封板11，该密封板通过密封板螺母10固定在N2轴4上。
图2中示出了航空器发动机1的两种装配状态，其中每种装配状态分别示出了根据本发明的方法的中间步骤。在分隔平面15上方示出了发动机当仍然“在翼”悬挂在航空器的机翼上时的状态。根据本发明，以如下方式获得这种状态：以悬挂在航空器上的发动机为起点，在第一步骤中将发动机风扇8（即“风扇模块”）从航空器发动机1上拆下，并且随后在两个其它的步骤中拆下联接件13和一个或多个支承元件9。
根据本发明，在分隔平面15下方示出的装配状态以如下方式获得：将部分引擎单元5与发动机的剩余部分分离；其中在示出的两种情况中，Nl轴3都从高压压缩机30伸出，因为该Nl轴3留在部分引擎单元5中。在根据本发明的两个方法中的下一个步骤是使密封板螺母10松脱。在图3中示出了该步骤。
在图3中示出了在使密封板螺母10松脱时Nl和N2轴（3、4）的横截面，其中在图3中以及在随后下文中描述的图4和5中组合了横截面视图和外部视图。
在图3中可看到N2轴4，其上布置有轴承单元2、轴承螺母12以及密封板11和密封板螺母10。N2轴4包围Nl轴3，该Nl轴3从N2轴4伸出。在Nl和N2轴（3、4）之间布置有间隔环17，该间隔环在密封板11（以及必要时在轴承单元2）的拆卸和安装期间保留在所述轴之间。N1轴制动器未示出，该N1轴制动器可以设置在Nl轴3的低压涡轮机侧以用于固定Nl轴3。套管状的N2轴延长部18滑接在Nl轴3上，密封板螺母延长部19滑接在N2轴延长部18上。通过N2轴延长部18遮住Nl轴3，从而避免了在去除部件时会损坏Nl轴3。此外，密封板螺母延长部19在径向上位置固定。通过扭矩扳手20把扭矩传递至密封板螺母延长部19，该密封板螺母延长部又把扭矩传递至密封板螺母10，由此能旋下密封板螺母10。接着，再取下密封板11，从而在螺纹部21上不再存在部件（参见图4）。此时可以维修密封板11，或者可以用新的密封板11进行更换。
当仅需要更换密封板11而不需要额外地更换轴承单元2时，根据本发明，可以在更换密封板11之后再次组装发动机。
在图4和5中示出，除了更换或维修密封板11之外，还可以如何维修或更换轴承单元2。
在拆下密封板螺母10和密封板11之后，使轴承螺母12松脱。这在图4中示出。为了使轴承螺母12松脱，通过轴承螺母延长部22从扭矩扳手20传递扭矩，从而由此可以拧松轴承螺母12。在下一个步骤中，可以从N2轴4上取下轴承单元2。这例如可以通过拆卸装置进行，其中，例如主缸提供拉力，利用该拉力可以把轴承单元2从N2轴4上取下。该装置优选从后部接合锥齿轮28，该锥齿轮是轴承单元2的一部分，并且利用该锥齿轮28也一起取下轴承，此处该轴承实施为球轴承/滚珠轴承27。
在图5中示出了新的或经维修的轴承单元2如何被压紧在N2轴4上。优选实施为液压缸的力作用元件23提供所需要的力。该力通过压紧套筒26传递至轴承单元2上。根据本发明，力作用元件23直接地或者通过延长装置24支承在密封板螺母10的螺纹部21上。在此设置有连接套筒25，此处该连接套筒是延长装置24的一部分，并且通过该连接套筒使得力作用元件23能够被支承在密封板螺母10的螺纹部21（参见图4）上。连接套筒25旋紧在螺纹部21上，并且进而根据本发明能够向N2轴4传递当压紧轴承单元2时产生的力。因此，力作用元件23能够支承在N2轴4上，而目前为止为此是需要去除Nl轴3的。因此，为了将轴承单元2以支承在N2轴4上的方式压紧，不需要N2轴4内部的空腔。连接套筒25优选具有两个内螺纹部，其中第一内螺纹部14设计成用于旋紧在密封板螺母10的螺纹部21上，而第二内螺纹部设计成用于与延长装置24连接。
在维修或更换轴承单元2之后，再次组装航空器发动机1；组装优选基本上以与拆卸相反的顺序进行。
通过根据本发明的方法和其变型方案，特别是由于较小的工作花费和低的材料成本，因而能节省大量时间和金钱；并且还能获得全新的可能性，例如密封板11的“在翼”更换，从而在更换密封板11时在某些情况下甚至不必准备备用发动机。
附图标记列表:
1   航空器发动机
2   轴承单元/支承单元
3   Nl轴
4   N2轴
5   部分引擎单元
6   核心引擎
7   低压涡轮机
8   发动机风扇
9   支承元件
10  密封板螺母
11  密封板
12  轴承螺母
13  联接件
14  第一内螺纹部
15  分隔平面
16  轴连接件
17  间隔环
18  N2轴延长部
19  密封板螺母延长部
20  扭矩扳手
21  螺纹部
22  轴承螺母延长部
23  力作用元件
24  延长装置
25  连接套筒
26  压紧套筒
27  球轴承/滚珠轴承
28  锥齿轮
29  高压涡轮机
30  高压压缩机
31  燃烧室

Claims (10)

1.一种用于从航空器发动机（1）拆卸密封板（11）的方法，其特征在于，所述方法至少包括如下步骤：
a）从所述航空器发动机（1）分离部分引擎单元（5），其中所述部分引擎单元（5）包括所述航空器发动机（1）的核心引擎（6）和低压涡轮机（7）；
b）从所述部分引擎单元（5）拆下密封板螺母（10）；
c）从所述部分引擎单元（5）拆下所述密封板（11）。
2.用于把密封板（11）安装到航空器发动机（1）的方法，其特征在于，所述方法至少包括如下步骤：
d）将所述密封板（11）安装到所述航空器发动机（1）的部分引擎单元（5）中，其中所述部分引擎单元（5）包括所述航空器发动机（1）的核心引擎（6）和低压涡轮机（7）；
e)将密封板螺母（10）安装到所述部分引擎单元（5）；
f)将所述部分引擎单元（5）安装到所述航空器发动机（1）。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，作为另一个步骤，拆卸或安装轴承单元（2）。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述轴承单元（2）包括用于高压轴的球轴承（27）。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，通过力作用元件（23）将所述轴承单元（2）压紧在所要安装的轴上，并且为此将所述力作用元件（23）直接地或者通过延长装置（24）支承在所述密封板螺母（10）的螺纹部（21）上。
6.一种用于从航空器发动机（1）拆卸密封板（11）的方法，其特征在于，所述方法至少包括如下步骤：
g）拆下发动机风扇（8）；
h）拆下联接件（13）；
i）拆下支承元件（9）；
j）拆下密封板螺母（10）
k）拆下所述密封板（11）。
7.用于把密封板（11）安装到航空器发动机（1）的方法，其特征在于，所述方法至少包括如下步骤：
l）安装所述密封板（11）；
m）安装密封板螺母（10）；
n）安装支承元件（9）；
o）安装联接件（13）；
p）安装发动机风扇（8）。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在所述方法期间，所述航空器发动机（1）安装在航空器的机翼上。
9.用于在航空器发动机（1）中更换密封板（11）和/或轴承单元（2）的方法，其特征在于，所述方法包括：根据权利要求1至8中任一项所述进行所述密封板（11）和/或轴承单元（2）的拆卸，以及根据权利要求2至8中任一项所述进行新的密封板（11）和/或新的轴承单元（2）的安装。
10.用于在航空器发动机（1）中拆卸和/或安装密封板（11）和/或轴承单元（2）的装置，其特征在于，所述装置用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
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